CN108105327A - 电动缸加载双弹簧缓冲装置 - Google Patents
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Abstract
电动缸加载双弹簧缓冲装置，属于航空轴承试验装备领域。为解决现有航空轴承试验器加载单一，弹簧缓冲吸振装置无法满足试验载荷大范围变化的航空轴承试验的需求。第二支撑套由左至右开设有相通且同轴的大直径孔和小直径孔，第一支撑套阶梯通孔与第二支撑套的大直径孔连通，第一支撑套右端插入第二支撑套的大直径孔内，小弹簧加载活塞杆插装在第一支撑套阶梯通孔内，压缩小弹簧设置在第一支撑套的阶梯通孔内且套装在小弹簧加载活塞杆上，压缩大弹簧套装在第一支撑套和第二支撑套的外侧圆柱面上。本发明提高滚动轴承实际承受载荷与试验载荷谱规定的载荷在整个试验载荷变化范围内的一致性，确保试验载荷大范围变化的航空轴承试验结果的可信度。
Description
技术领域
本发明属于航空轴承试验装备领域，特别是涉及一种电动缸加载装置。
背景技术
军用飞机执行一次任务，航空发动机大致经历了地面慢车、起飞、爬升、巡航、超音速飞行、下降、再加油、急冲、地面慢车等几个阶段，航空发动机主轴轴承承受的载荷在整个飞行过程中呈现大范围变化的特点，航空轴承试验考核时要求试验载荷谱能尽量模拟航空轴承的载荷工况，即模拟航空轴承载荷大范围变化的过程。
电动缸加载装置是一种通过电机带动丝杠旋转转化为螺母直线运动，从而实现输出轴的往返运动的电力驱动加载装置，已被用于施加被试航空轴承的轴向和径向载荷。应用电动缸加载装置可以避免传统液压加载装置由于漏油等不可靠因素导致试验中断的问题。但航空轴承在高速转动时必然存在高频振动，航空轴承试验器所用电动缸就要承受由振动引起的冲击载荷的作用，容易导致电动缸的工作寿命降低，而且使被试航空轴承实际承受的载荷偏离载荷谱规定的载荷。振动引起的冲击载荷对电动缸工作寿命以及被试航空轴承实际承受载荷对载荷谱规定的载荷的偏离程度的影响取决于加载路径的刚度，刚度越大，影响就越大，反之则越小。因此工程上需要在电动缸与被试轴承之间的加载路径上引入一个缓冲吸振装置。目前使用的单弹簧缓冲装置虽能实现缓冲吸振作用，但每一种规格弹簧只适用于特定范围的载荷。在整个试验载荷变化范围内，为了避免弹簧元件发生压平塑变失效，所选用弹簧的极限工作载荷参数必须大于最大试验载荷，弹簧刚度较大，这就导致在小载荷工作阶段轴承实际承受载荷严重偏离试验载荷谱规定的载荷，加载精度低，影响试验载荷大范围变化的航空轴承试验结果的可信度，无法满足航空轴承试验载荷大范围变化的工程应用需求。
发明内容
本发明为解决现有航空轴承试验器加载单一，弹簧缓冲吸振装置无法满足试验载荷大范围变化的航空轴承试验的需求，进而提出一种由一大一小两弹簧分段组合工作的电动缸加载双弹簧缓冲装置。
本发明所采取的技术方案是：电动缸加载双弹簧缓冲装置，包括加载工作缸、左端盖及右端盖；所述左端盖与加载工作缸左端可拆卸连接，所述右端盖与加载工作缸右端可拆卸连接，所述电动缸加载双弹簧缓冲装置还包括压缩大弹簧、第一支撑套、小弹簧加载活塞杆、压缩小弹簧、第二支撑套及加载头；所述第一支撑套与加载工作缸内腔的左端轴孔配合可轴向相对滑动，所述第二支撑套与加载工作缸内腔的右端轴孔配合可轴向相对滑动，第二支撑套右端穿过右端盖上设有的穿孔，第二支撑套由左至右开设有相通且同轴的大直径孔和小直径孔，所述第一支撑套中部设有阶梯通孔，第一支撑套阶梯通孔与第二支撑套的大直径孔连通，第一支撑套右端插入第二支撑套的大直径孔内，所述小弹簧加载活塞杆插装在第一支撑套阶梯通孔内，小弹簧加载活塞杆左端穿过左端盖上设有的穿孔，所述压缩小弹簧设置在第一支撑套的阶梯通孔内且套装在小弹簧加载活塞杆上，所述压缩大弹簧套装在第一支撑套和第二支撑套的外侧圆柱面上，所述加载头左端装入第二支撑套的小直径孔内，所述加载头左端与第二支撑套的小直径孔右端旋合连接。
本发明的有益效果在于：
本发明通过在缓冲装置中设置一大一小两个压缩弹簧，一大一小两个弹簧在载荷谱的变化范围内分段组合工作，即在小载荷工作阶段压缩大弹簧和压缩小弹簧串联工作，而在大载荷工作阶段仅靠压缩大弹簧单独工作同时保证压缩小弹簧不发生塑变失效，从而达到在航空轴承试验载荷大范围变化条件下依然可以实现较好的缓冲吸振作用和较高的加载精度的效果，有效减缓和隔离轴承高速旋转产生振动冲击载荷对加载电动缸的影响，延长加载电动缸的工作寿命；提高滚动轴承实际承受载荷与试验载荷谱规定的载荷在整个试验载荷变化范围内的一致性，确保试验载荷大范围变化的航空轴承试验结果的可信度。
附图说明
图1：本发明结构示意图；
其中：1-压缩大弹簧；2-第一支撑套；2-1-环形端面一；2-2-环形端面二；2-3-环形端面三；2-4-环形端面四；3-连接螺栓一；4-左端盖；5-毛毡密封圈；6-小弹簧加载活塞杆；6-1-环形端面五；7-压缩小弹簧；8-加载工作缸；9-连接螺栓二；10-第二支撑套；10-1-环形端面六；10-2-环形端面七；10-3-环形端面八；11-右端盖；12-加载头；12-1-球形曲面；13-滚动轴承被试部件；13-1-加载端面；14-轴承试验器箱体；15-环向凹槽；16-结构孔。
具体实施方式
如图1所示，电动缸加载双弹簧缓冲装置，包括加载工作缸8、左端盖4及右端盖11；所述左端盖4与加载工作缸8左端可拆卸连接，所述右端盖11与加载工作缸8右端可拆卸连接，所述电动缸加载双弹簧缓冲装置还包括压缩大弹簧1、第一支撑套2、小弹簧加载活塞杆6、压缩小弹簧7、第二支撑套10及加载头12；所述第一支撑套2与加载工作缸8内腔的左端轴孔配合可轴向相对滑动，所述第二支撑套10与加载工作缸8内腔的右端轴孔配合可轴向相对滑动，第二支撑套10右端穿过右端盖11上设有的穿孔，第二支撑套10由左至右开设有相通且同轴的大直径孔和小直径孔，所述第一支撑套2中部设有阶梯通孔，所述阶梯通孔上设有环形端面三2-3，当环形端面五6-1与环形端面三2-3发生接触时，可以阻止压缩小弹簧加载活塞杆6继续压缩压缩小弹簧7，以保证在大载荷工作阶段压缩小弹簧7不被压扁发生塑性变形失效，第一支撑套2阶梯通孔与第二支撑套10的大直径孔连通，第一支撑套2右端插入第二支撑套10的大直径孔内，所述小弹簧加载活塞杆6插装在第一支撑套2阶梯通孔内，小弹簧加载活塞杆6左端穿过左端盖4上设有的穿孔，所述压缩小弹簧7设置在第一支撑套2的阶梯通孔内且套装在小弹簧加载活塞杆6上，所述压缩大弹簧1套装在第一支撑套2和第二支撑套10的外侧圆柱面上，所述加载头12左端装入第二支撑套10的小直径孔内，所述加载头12左端与第二支撑套10的小直径孔右端旋合连接。
所述小弹簧加载活塞杆6外侧壁上设有环形端面五6-1，所述第一支撑套2内侧壁上设有环形端面二2-2，所述压缩小弹簧7设置在环形端面五6-1与环形端面二2-2之间。
所述第一支撑套2外侧壁上设有环形端面四2-4，所述第二支撑套10外侧壁上设有环形端面六10-1，所述压缩大弹簧1设置在环形端面四2-4与凸环形端面六10-1之间。
空载状态下，所述第一支撑套2的右端圆柱一部分插入第二支撑套10的大直径孔内；所述加载头12的球形曲面12-1与滚动轴承被试部件13的加载端面13-1接触时，第二支撑套10的环形端面八10-3与端盖11不发生接触，间隙通常为3-5mm； 所述第一支撑套2右端圆柱的长度略短于第二支撑套10的大直径孔长度，避免在极限负载状态下第一支撑套2上的环形端面一2-1与第二支撑套10上的环形端面七10-2发生刚性接触。
所述小弹簧加载活塞杆6外侧壁、第一支撑套2外侧壁和第二支撑套10外侧壁上均设有弹簧定心外圆柱面，所述第一支撑套2阶梯通孔内侧壁上设有弹簧定心内圆柱面，以保证压缩大弹簧1和压缩小弹簧7能可靠的工作。
所述小弹簧加载活塞杆6、第一支撑套2和第二支撑套10上具有相对运动的配合面上加工有用于填装润滑油脂的环向凹槽15以及用于排气的结构孔16，以保证各元件相互运动的配合面之间的可靠润滑，减少各元件间具有相对运动配合面的磨损，保证装置长期工作的配合精度及沿轴向可靠的相对运动，同时配合界面的润滑油脂的阻尼作用对于抑制被试轴承的脉动冲击和摆振。
所述电动缸加载双弹簧缓冲装置还包括两个毛毡密封圈5，所述左端盖4和右端盖11的穿孔内壁上均开设有环形凹槽，所述两个毛毡密封圈5分别设置在对应的环形凹槽内，可以有效防止外部硬质尘埃颗粒进入电动缸加载双弹簧缓冲装置的加载工作缸8的内部，防止造成运动配合面的磨损与擦伤。
所述加载头12右端面为球形曲面，可以保证电动缸载荷方向与加载方向一致。
加载工作缸8通过多个连接螺栓二9安装在轴承试验器箱体14上。
所述左端盖4和右端盖11与加载工作缸8均通过连接螺栓一3可拆卸连接。
工作原理：
在小载荷阶段，加载载荷作用路径是小弹簧加载活塞杆6，压缩小弹簧7，第一支撑套2，压缩大弹簧1，第二支撑套10，加载头12，最终作用到轴承的被试部件上，压缩小弹簧7和压缩大弹簧1处于串联工作状态。
随着载荷增大进入大载荷范围内，压缩小弹簧7变形到一定程度，小弹簧加载活塞杆6的环形端面五6-1端面与第一支撑套2的环形端面三2-3接触，此时加载载荷的作用路径是小弹簧加载活塞杆6，第一支撑套2，压缩大弹簧1，第二支撑套10，加载头12，最终作用到滚动轴承被试部件13上，此时压缩大弹簧1单独工作，压缩小弹簧7不在随载荷的增大而继续压缩，保证压缩小弹簧7不被压平塑性变形失效。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种电动缸加载双弹簧缓冲装置，包括加载工作缸（8）、左端盖（4）及右端盖（11）；所述左端盖（4）与加载工作缸（8）左端可拆卸连接，所述右端盖（11）与加载工作缸（8）右端可拆卸连接，其特征在于：所述电动缸加载双弹簧缓冲装置还包括压缩大弹簧（1）、第一支撑套（2）、小弹簧加载活塞杆（6）、压缩小弹簧（7）、第二支撑套（10）及加载头（12）；所述第一支撑套（2）与加载工作缸（8）内腔的左端轴孔配合可轴向相对滑动，所述第二支撑套（10）与加载工作缸（8）内腔的右端轴孔配合可轴向相对滑动，第二支撑套（10）右端穿过右端盖（11）上设有的穿孔，第二支撑套（10）由左至右开设有相通且同轴的大直径孔和小直径孔，所述第一支撑套（2）中部设有阶梯通孔，第一支撑套（2）阶梯通孔与第二支撑套（10）的大直径孔连通，第一支撑套（2）右端插入第二支撑套（10）的大直径孔内，所述小弹簧加载活塞杆（6）插装在第一支撑套（2）阶梯通孔内，小弹簧加载活塞杆（6）左端穿过左端盖（4）上设有的穿孔，所述压缩小弹簧（7）设置在第一支撑套（2）的阶梯通孔内且套装在小弹簧加载活塞杆（6）上，所述压缩大弹簧（1）套装在第一支撑套（2）和第二支撑套（10）的外侧圆柱面上，所述加载头（12）左端装入第二支撑套（10）的小直径孔内，所述加载头（12）左端与第二支撑套（10）的小直径孔右端旋合连接。
2.根据权利要求1所述的电动缸加载双弹簧缓冲装置，其特征在于：所述小弹簧加载活塞杆（6）外侧壁上设有环形端面五（6-1），所述第一支撑套（2）内侧壁上设有环形端面二（2-2），所述压缩小弹簧（7）设置环形端面五（6-1）与环形端面二（2-2）之间。
3.根据权利要求1或2所述的电动缸加载双弹簧缓冲装置，其特征在于：所述第一支撑套（2）外侧壁上设有环形端面四（2-4），所述第二支撑套（10）外侧壁上设环形端面六（10-1），所述压缩大弹簧（1）设置在环形端面四（2-4）与环形端面六（10-1）之间。
4.根据权利要求1所述的电动缸加载双弹簧缓冲装置，其特征在于：所述小弹簧加载活塞杆（6）外侧壁、第一支撑套（2）外侧壁和第二支撑套（10）外侧壁上均设有弹簧定心外圆柱面，所述第一支撑套（2）阶梯通孔内侧壁上设置有弹簧定心内圆柱面。
5.根据权利要求1所述的电动缸加载双弹簧缓冲装置，其特征在于：所述小弹簧加载活塞杆（6）、第一支撑套（2）和第二支撑套（10）具有相对运动的配合面上加工有用于填装润滑油脂的环向凹槽（15）以及用于排气的结构孔（16）。
6.根据权利要求1所述的电动缸加载双弹簧缓冲装置，其特征在于：所述电动缸加载双弹簧缓冲装置还包括两个毛毡密封圈（5），所述左端盖（4）和右端盖（11）的穿孔内壁上均开设有环形凹槽，所述两个毛毡密封圈（5）分别设置在对应的环形凹槽（15）内。
7.根据权利要求1所述的电动缸加载双弹簧缓冲装置，其特征在于：所述加载头（12）右端面为球形曲面。
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